一种FlexRay总线通讯测试系统设计

FlexRay总线作为一种高速、灵活、可靠的串行通信总线,已逐渐成为汽车网络的主流。为了验证该总线技术在航天技术应用上的可行性,设计了一个基于TMS570LS3137安全控制器和PXI8517集成测试板卡的FlexRay总线网络测试系统。从硬件设计、平台搭建、协议规范、节点设计、网络定义等方面介绍了测试系统的设计方案,实现了网络中各个节点之间的同步和数据收发,最终实现了FlexRay网络之间的通信。试验结果表明了FlexRay网络通信系统的可行性和可靠性,并以其高速和强冗余特点成功应用于国家863项目机电作动系统研制项目中。     

基于DSP的时间触发总线设计与实现

网络通信系统是现代航空电子系统以及其他分布式实时容错系统的中枢,基于时间触发架构的网络通信系统是一个重要的发展方向。首先对于TTP/C协议的基本架构以及上电群启动过程,全局时钟同步,容错策略等关键技术进行介绍,然后提出一种基于TTP的时间触发总线协议,并基于DSP实现协议控制器进行时间触发通讯。结果表明时间触发总线具有良好的时间确定性,容错特性以及较高的总线利用率,适用于航空,铁路,汽车等安全关键系统的底层网络通信。     

基于3G网络和CAN总线的汽车远程控制系统设计

针对传统汽车远程控制系统时延高、安全性差等问题,提出了新的远程控制方案,实现了远程服务器通过车载控制终端对车载网络中各节点设备的远程控制;在远程服务器与车载控制终端通信过程中采用3G网络、TCP协议和AES加密,降低了系统的通信时延,提高了系统的可靠性和安全性;车载控制终端与各节点设备采用CAN总线网络进行通信,实现了对各节点的有效控制;经过测试,系统能很好地满足远程服务器对车门窗、车灯、报警器和发动机等节点设备远程控制时延和安全性的要求,各节点响应快,可靠性高,具有较强的实时性和良好的扩展性。     

光纤接口模块自动测试系统的研究与应用

雷达系统内部含有多种带有光纤接口的数字电路模块,对于这类电路板的测试问题,文中提出了一种构建自动测试系统的通用方法。基于CPCI总线的多功能光纤测试模块作为该测试系统的核心测试部件,对外提供10个可收发的光纤接口,光纤接口数据传输速率可在一定范围内设定,以匹配被测模块的光口速率要求,协议数据包可按用户自定义方式发送和录取,解决了被测模块的多光口测试,光口数据传输速率不统一,数据包格式各不相同的等问题。整个测试过程可由软件控制自动完成。该测试系统能够实现对标准总线和非标准总线的光纤接口雷达数字模块的自动测试,经过实际测试验证表明,该系统运行稳定可靠,提高了武器装备的综合保障能力。     

MilCAN总线同步及调度配置方法

MilCAN作为一种以陆军地面武器平台应用为目标的CAN高层协议,核心是通过时序控制保证总线通信的实时性和确定性;为了增强MilCAN总线通信时序控制,提出一种新的MilCAN总线同步和调度配置方法;采用STM32微控制器对MilCAN总线主控节点进行设计,将总线同步和总线调度配置任务集成至专用的主控节点进行,同时开展了总线通信测试;测试结果表明：以该方法设计的MilCAN总线主控节点可有效完成同步和总线调度配置任务,同步精度较高,性能稳定可靠。     

控制器局域网络总线在阵列天线中的应用

为控制数万单元的阵列天线,基于控制器局域网络（CAN）总线设计了一套多级通信系统。分析了CAN总线的拓扑结构,根据每路CAN的带负载能力设计了多级CAN总线通信网络的基本结构;基于Nios II软核处理器设计了CAN总线通信节点硬件电路;最后根据阵列天线控制功能的要求,基于CAN2.0B协议设计了应用层通信协议和应用程序。阵列天线波束扫描实验表明,通信系统满足500 kbps以上传输速率的要求,通信时间抖动小于1 ms,当阵列天线辐射峰值功率达到GW量级时仍可以有效控制天线系统。     

基于单神经元PID控制器的压电陶瓷控制方法

卫星地面综合测试是卫星研制过程中的重要环节,对系统功能验证及性能评估具有重要作用。传统的卫星地面综合测试系统存在研制周期长、投入较大、自动化流程不够完整、可重用性较差等不足。而北斗导航卫星地面综合测试系统采用分布式、高实时性、可配置、多主机的集成体系结构,是集计算机通讯、实时控制、实时数据处理、事后分析等功能于一体的测试系统,适用于从卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试。通过卫星系统级的各项接口、功能、性能指标测试,表明该系统满足支持系统论证、状态确认、问题排查等测试需求,有力支撑了北斗导航卫星的成功发射和在轨运行。     

三余度飞行控制计算机FlexRay节点通信设计

飞行控制计算机是飞行控制系统的核心组成部分,为进一步提高中小型无人机的安全可靠性,采用了软、硬件结合的三余度管理技术。首先采用模块化的设计思想,设计了系统三余度飞行控制计算机的硬件架构,包括串口、开关量、模拟量、CAN和FlexRay总线以及外扩SRAM等硬件资源;然后设计余度管理策略,该部分提出了软件表决和硬件仲裁两级余度管理思想;此外,为克服传统CAN总线负载量和通信速率等方面的不足,引入了FlexRay总线通信技术,并详细分析了总线通信数据流,设计了基于FlexRay的总线通信机制;最后进行半物理仿真实验,验证FlexRay总线通信功能,验证结果表明设计方案合理可行。设计的三余度飞行控制计算机硬件集成性高且易扩展升级,FlexRay总线通信功能也满足设计需求,具有很高的应用价值。     

关于SpaceWire总线接口可靠性的研究

为满足航天器有效载荷间高速数据传输的发展需求,提出了两种SpaceWire总线可靠性的改进方案;在SpaceWire总线描述的基础上,分析了字符的正确性校验和传输过程中的错误及检测恢复机制等提高可靠性的方法;针对通信链路发生物理性故障的问题,提出了两种基于硬件冗余机制的SpaceWire可靠性改进方案,一种是在系统间建立两个相独立的协议装置,另一种是使用多路输出选择器进行切换将数据传输给目的节点;通过实验验证,两种方案能够处理通信链路出现物理故障的问题。     

用于托卡马克磁场测量的金属霍尔探测器的研制

金属霍尔探测器被认为是未来磁约束聚变堆磁场测量的重要工具之一。介绍了金属霍尔探测器系统的研制,包括测量原理、探测器制作工艺、电子学系统研制、标定系统建设及测试结果等。采用金属铋作为霍尔材料,有源区厚度为100nm,放大器的放大倍数为2000～200000倍。测试结果显示,当待测磁场在3mT以上时,系统的测量精度优于±1%,可以达到磁探针的标定精度,能够满足托卡马克装置的磁场测量要求。     

基于实时Linux的极向场电源主控制系统的设计

为了满足极向场电源控制系统严苛的实时响应的要求,选择实时Linux系统作为系统平台,采用一个开放源代码的、基于C/C++的Eclipse可扩展的开发平台作为开发工具,完成极向场电源主控制系统的设计,实现了在一个控制周期内(1ms)对极向场电源系统的12套本地控制器的实时通信和实时控制。对极向场电源主控制系统的高速通信和实时控制、稳定可靠等关键问题给出了可行的实践性的解决方法。经实验测试,该设计运行稳定,能满足极向场电源控制系统的实时需求。     

基于物联网的水质在线监测系统设计与实现

针对以往水质监控系统水质传感器数据采集盲区多,传统处理器、通信模块无法满足大量的数据的处理和传输等问题。设计并实现了一种基于物联网技术的水质在线监测系统。该系统由数据采集节点、数据汇聚节点与监测中心计算机构成。设计了以INA118仪用放大器为核心的微弱信号调理电路,通过STM32微处理器进行实时数据采集和处理,结合ZigBee低速短距离和CDMA2000高速远距离通信等物联网技术将水质数据上传至物联网云平台。监测中心计算机通过下载物联网云平台数据实时显示。通过测量数据的对比性实验,结果表明整个系统的实时性好、测量精度较高,温度,pH值和电导率的平均相对误差分别约为0.64%,1.33%和2.33%,能够较好地满足水质监测的要求。     

基于FPGA技术的加速器切束控制系统设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器,即ADS注入器Ⅱ,设计了采用现场可编程门阵列(FPGA)切束技术的加速器快保护控制系统。当系统检测到束流异常故障信号时能快速切断束流,并上传故障信息,方便故障排查和后期数据分析。该控制器基于FPGA设计,可实现光纤通信、串口通信、逻辑电平信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于控制斩波器电源快速切断束流;串口通信用于实时传输设备状态信息;逻辑电平信号输出用于控制继电器产生开关量信号去远程控制保护设备,以防止运行设备的损害。通过现场运行测试,切束响应时间在10 s之内,达到安全设计要求。     

宽温度范围光纤传输性能温度适应性试验与评价

通过高低温湿热交变试验箱模拟外界温度环境，利用OTDR和CD300色散仪监测光纤传输性能随温度的变化情况，对相同工艺生产的同类型的不同批次的单模光纤进行温度循环试验。试验表明：在－60℃～140℃宽温度范围内，光纤的传输性能均随温度发生波动——在1310nm和1550nm波长处光纤温度附加衰减不超过0.05dB/km；在1550nm处光纤的色散系数随温度升高而降低；PMD随温度的升高有所增加。在该试验的基础上，利用质量管理中的“3σ”控制原理，以现有通信系统标准作为判据，讨论了温度变化时光纤传输性能对通信系统的适应性，推断出在－60℃～140℃温度范围，G.652光纤的衰减、色散和PMD性能均满足10Gbit/s以下的通信系统使用；对于高于10Gbit/s的高速通信系统，应采用适当的措施，尽可能减小拉丝过程中光纤的PMD，这样才能保证PMD指标完全满足高速通信系统要求。     

基于高速同步485总线通信的多通道伺服控制器设计

文章介绍了一种四通道数字伺服控制器的系统设计和实现方案;针对研制任务中高通信波特率和多路控制的要求,设计了以XC164为主控制芯片,基于JS71175型485协议处理器的高速同步485总线通信的多通道伺服控制器,该控制器在提高了同步485通信速率的同时可以实现四路伺服机构的控制、伺服机构动作的锁定及解除锁定,具有体积小、功率大、集成度高特点;实验结果表明,在保证通信稳定的前提下,通信波特率可达2 Mbit/s ,总功率可达1 600 W,满足任务要求。     

基于CAN总线的运动控制通讯系统设计

数字量驱动的运动控制要求通讯系统具有良好的实时性和可靠性。设计了一种基于CAN总线的多节点多通道的运动控制通讯系统,以FPGA为节点控制器,通过SJA1000收发运动控制数据,并行发送到各通道驱动器的数模转换器中。FPGA模块由Verilog HDL编写,通过参数传递和生成块的方法简化代码,提高系统的可移植性,移植时只需改变两个常量值即可适应各个节点不同的通道数和位宽。实验表明,通讯系统每帧耗时约120us,最高帧频可达8.5kHz,误码率低于10^-8,实时性和可靠性较好。     

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利用组态软件编程设计监控界面,监控节点通过与现场总线控制器及高压监控节点的通信,实现对极向场电源状态的实时、可靠监控,并经ODBC接口将状态数据发送至数据库节点备份。简述了电源监控系统的构成,及通过不同的通信协议实现实时数据传输和处理的过程。     

HL-2M装置测量控制系统运行管理研究

以现有聚变实验工程管理运维经验为基础,根据HL-2M装置测量控制的新需求,参考ITER控制、数据采集及通讯规范,开展了HL-2M测量与控制系统运行和管理研究。通过对全域子系统进行统一配置及管理,架构高性能网络完成不同通讯任务,设计扩容高速物理数据存储系统,实施运行状态监测与报警等,规划建设了HL-2M集成化测控系统管理运行平台。这项研究立足于优化实验信号质量,实现实时信号高效传输,提高实验工程管理自动化水平,保障实验过程中设备与数据安全并具备较高可实施性。     

ITER PF电源现场层监控系统网络拓扑延时分析

为保障ITER极向场(PF)电源系统的高实时性控制需求,根据其设备体积大、分布分散等特点,选取了支持多种设备连接拓扑的实时工业以太网现场总线EtherCAT作为ITER PF电源现场层监控系统的数据通讯协议。为研究ITER极向场电源现场层监控系统的实时性,分析了数据帧在几种适合ITER PF整流器单元现场层信号采集与控制的现场总线设备网络拓扑中的传输延时,通过搭建测试平台验证了方案设计的可行性与正确性。在满足控制系统高实时性要求的同时,经对比找出了较为适合的设备网络拓扑来设计ITER PF电源现场层监控系统,也为ITER PF电源的其他子控制系统的拓扑优化提供了借鉴。